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基于光外差技术的超宽带频率响应测量系统

光学学报 2005年第11期25卷 1497-1500页

作者：伞海生温继敏刘戬谢亮祝宁华中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室

介绍了一种利用光外差技术测量光电探测器超宽带频率响应的测试方法。将一个可调谐外腔激光器和一个固定波长的分布反馈激光器(DFB-LD′s)产生的激光输入到光电探测器进行混频。通过对可调激光器腔长的控制,可以在光电探测器产生从DC到... 详细信息

介绍了一种利用光外差技术测量光电探测器超宽带频率响应的测试方法。将一个可调谐外腔激光器和一个固定波长的分布反馈激光器(DFB-LD′s)产生的激光输入到光电探测器进行混频。通过对可调激光器腔长的控制,可以在光电探测器产生从DC到上百GHz的拍频信号,在无需额外校准光源的情况下就可以进行光电探测器超宽带频率响应特性的测试,这是该方法最突出的优点。实验证明该方法比较准确、简便、易于操作。在实验中,对两个不同的InGaAs p-i-n探测器进行测量,得到器件的3 dB带宽分别为14.4 GHz和40 GHz。该测量方法对同类实验的研究和应用都具有实用意义。

关键词：探测器光外差技术超宽带频率响应拍频

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掩埋型离子交换玻璃光波导的变分分析

光学学报 2007年第6期27卷 981-986页

作者：张雅丽张韬祝宁华刘克潘裕斌中国科学院半导体研究所北京100083 香港城市大学电子工程系

用变分法对离子交换法制备的掺铒光波导的传播特性进行了分析,推导出了适用于掩埋型离子交换玻璃沟道光波导中场分布传播常量的变分表达式,构建了场分布的厄米-高斯型试探解,在两种不同实验条件下,采用变分法确定了试探解中的待定参量,... 详细信息

用变分法对离子交换法制备的掺铒光波导的传播特性进行了分析,推导出了适用于掩埋型离子交换玻璃沟道光波导中场分布传播常量的变分表达式,构建了场分布的厄米-高斯型试探解,在两种不同实验条件下,采用变分法确定了试探解中的待定参量,获得光波导中的场分布,利用传播常量的变分公式和已确定的场分布计算得到了传播常量和有效折射率。计算数据表明:导波区域的有效折射率稍稍地大于限制层的折射率,说明离子交换法制备的波导器件是弱波导;高的辅助退火电场强度和适当的退火时间下,所制备的光波导可以支持更多光模式的传输。该方法计算过程简洁、快速,计算结果与实验结果吻合。

关键词：导波光学光波导放大器变分分析离子交换试探解

具有电色散补偿的10Gb/s脉冲转换器的研制

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光学学报 2007年第4期27卷 579-582页

作者：李亮王欣刘宇黄亨沛谢亮祝宁华中国科学院半导体研究所集成光电国家重点实验室北京100083

设计并研制了带电色散补偿功能的10 Gb/s脉冲转换器。电色散补偿通过时域均衡的方法,消除光纤色散带来的码间串扰;将电色散补偿芯片纳入脉冲转换器设计中,从而提高了其传输距离。所研制的样品光发射部分采用分布反馈激光器加电吸收调制... 详细信息

设计并研制了带电色散补偿功能的10 Gb/s脉冲转换器。电色散补偿通过时域均衡的方法,消除光纤色散带来的码间串扰;将电色散补偿芯片纳入脉冲转换器设计中,从而提高了其传输距离。所研制的样品光发射部分采用分布反馈激光器加电吸收调制器集成光源,接收部分采用带互阻放大器的雪崩光电二极管光电探测器模块,电色散补偿芯片对光电探测器输出的码流执行色散补偿算法。对样品进行的测试结果表明该脉冲转换器背对背接收灵敏度为-24.6 dBm,经过100 km G.652光纤传输后接收灵敏度为-20.8 dBm。未加电色散补偿功能时,采用相同的光源传输距离仅为50 km。

关键词：光通信脉冲转换器电色散补偿 10 Gb/s

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光学神经网络智能处理:技术演变与未来展望

航空学报 2024年第20期45卷 61-83页

作者：李俊燊孟祥彦石暖暖李伟祝宁华李明中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

卷积神经网络(CNN)以其卓越的特征提取能力,在人脸识别、图像分类、机器视觉、医学成像以及航空航天等领域展现出广泛的应用前景。然而,传统电学智能处理芯片受摩尔定律的制约,难以满足CNN算力需求的持续增长。光波以其超大宽带和超低... 详细信息

卷积神经网络(CNN)以其卓越的特征提取能力,在人脸识别、图像分类、机器视觉、医学成像以及航空航天等领域展现出广泛的应用前景。然而,传统电学智能处理芯片受摩尔定律的制约,难以满足CNN算力需求的持续增长。光波以其超大宽带和超低损耗等特性,以光学或电学高维调控结构为基本单元,通过光的受控传播实现计算,是支撑下一代人工智能高算力需求的颠覆性技术。通过综述光学卷积神经网络的研究进展和技术突破,总结其发展的整体趋势,探讨未来需要解决的技术问题,并对光学卷积神经网络的应用前景进行展望。

关键词：卷积张量神经网络人工智能深度学习

半导体激光器同轴封装的高频影响:分析与实验

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光学学报 2005年第9期25卷 1214-1218页

作者：张尚剑刘超陈诚伞海生谢亮祝宁华中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室北京100083

在高频调制下,封装对半导体激光器的影响非常显著。通过分析封装前后激光器散射参量之间的关系,推导出可用于分析半导体激光器封装高频影响的两种方法:预测法和评价法,从而提供了分析激光器封装的另外两种等价方法。实验中,对同轴(TO)... 详细信息

在高频调制下,封装对半导体激光器的影响非常显著。通过分析封装前后激光器散射参量之间的关系,推导出可用于分析半导体激光器封装高频影响的两种方法:预测法和评价法,从而提供了分析激光器封装的另外两种等价方法。实验中,对同轴(TO)封装的高频特性进行了测试和分析,分析结果与传统比较法的测试结果吻合表明新方法有效。实验表明在10.2 GHz以内同轴封装不会降低半导体激光器的频响带宽,即同轴封装的带宽可达10 GHz,且发现同轴封装中电感和电容元件之间的谐振效应对器件的频响具有补偿作用。两方法可为筛选光电子器件封装提供依据,并为优化封装的设计提供参考。

关键词：激光器半导体激光器同轴封装散射参量

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1.3μm高速直调半导体激光器

光学学报 2022年第16期42卷 153-159页

作者：夏施君许博蕊徐鹏飞包帅王任凡朱尧李伟祝宁华中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室北京100083 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 江苏华兴激光科技股份有限公司江苏徐州221300 武汉敏芯半导体股份有限公司湖北武汉430223

设计一种基于AlGaInAs材料的1.3μm高速直调半导体激光器,该激光器采用脊波导、长度较短的腔和11个5 nm厚度的多量子阱结合30 nm厚度的缓变折射率分别限制异质结结构(GRIN-SCH),实现了低阈值、宽带宽和较大功率的光输出。采用均匀光栅... 详细信息

设计一种基于AlGaInAs材料的1.3μm高速直调半导体激光器,该激光器采用脊波导、长度较短的腔和11个5 nm厚度的多量子阱结合30 nm厚度的缓变折射率分别限制异质结结构(GRIN-SCH),实现了低阈值、宽带宽和较大功率的光输出。采用均匀光栅和不对称腔面镀膜的方式实现了稳定的单纵模输出。最终制得的1.3μm高速直调半导体激光器,在室温下,阈值电流为7.5 mA,3 dB小信号调制带宽可达25 GHz,大信号背靠背传输速率可达40 Gb/s,斜率效率为0.35 mW/mA,最大输出功率约为39 mW,边模抑制比可达40 dB。

关键词：激光器 1.3μm直调激光器宽带宽大功率低阈值

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一种三维有限差分光束传播法及其应用

中国激光 1994年第11期21卷 909-913页

作者：王子谦祝宁华中山大学电子系

利用交替追赶有限差分技术处理近轴标量波方程，建立了一种三维有限差分光束传播法。此方法收敛性好，可处理具有较复杂折射率分布的波导结构，并且在计算规则波导时传播方向的计算步长可取得较大。利用这种方法对电光诱导光波导器件和... 详细信息

利用交替追赶有限差分技术处理近轴标量波方程，建立了一种三维有限差分光束传播法。此方法收敛性好，可处理具有较复杂折射率分布的波导结构，并且在计算规则波导时传播方向的计算步长可取得较大。利用这种方法对电光诱导光波导器件和单模光纤的传输特性进行了分析。

关键词：集成光学光束传播法光波导差分法单模光纤

淇澳岛不同恢复类型红树林碳密度及固碳速率研究

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中南林业科技大学学报 2019年第12期39卷 101-107页

作者：胡懿凯朱宁华廖宝文游奕来唐虹中南林业科技大学湖南长沙410004 中国林业科学研究院热带林业研究所广东广州510520 广东珠海淇澳-担杆岛省级自然保护区广东珠海519000

以珠海市淇澳岛大围湾湿地中14种同龄不同恢复类型的红树林为研究对象,对比研究其碳密度和固碳速率,选择碳密度高的红树林恢复类型以实现红树林碳储量的最大化。结果表明:1)以单一树种进行红树林湿地恢复,无瓣海桑为造林恢复的最佳树种... 详细信息

以珠海市淇澳岛大围湾湿地中14种同龄不同恢复类型的红树林为研究对象,对比研究其碳密度和固碳速率,选择碳密度高的红树林恢复类型以实现红树林碳储量的最大化。结果表明:1)以单一树种进行红树林湿地恢复,无瓣海桑为造林恢复的最佳树种,其植被碳密度为159.99 t·hm^-2,1 m深土壤碳密度为196.72 t·hm^-2,总固碳速率为15.48 t·hm^-2a^-1;2)以无瓣海桑混交其他树种进行恢复,无瓣海桑混交木榄为最佳组合,其植被碳密度为153.72 t·hm^-2,1 m深土壤碳密度为185.78 t·hm^-2,总固碳速率为14.47 t·hm^-2a^-1;3)以无瓣海桑进行林下天然恢复,无瓣海桑+老鼠簕+卤蕨的群落类型为最优恢复类型,其植被碳密度为162.68 t·hm^-2,1 m深土壤碳密度为234.12 t·hm^-2,总固碳速率为17.84 t·hm^-2a^-1;4)综上所述,无瓣海桑进行林下自然恢复的固碳效果明显,珠海淇澳岛红树林湿地以无瓣海桑作为红树林湿地主要恢复树种的恢复效果明显,生态效益大。

关键词：淇澳岛红树林恢复碳密度固碳速率

4×112 Gb/s hybrid integrated silicon receiver based on photonic-electronic co-design

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Chinese Optics Letters 2024年第8期22卷 106-112页

作者： Ye Jin Yujun Xie Zhihan Zhang Donglai Lu Menghan Yang Ang Li Xiangyan Meng Yang Qu Leliang Li Nuannuan Shi Wei Li ninghua zhu Nan Qi Ming Li Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices Institute of SemiconductorsChinese Academy of SciencesBeijing 100083China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China School of Electronic Electrical and Communication EngineeringUniversity of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Institute of Semiconductors Chinese Academy of SciencesBeijing 100083China Peng Cheng Laboratory Shenzhen 518055China

A 4×112 Gb/s hybrid-integrated optical receiver is demonstrated based on the silicon-photonic vertical p-i-n photodetector and silicon–germanium transimpedance *** propose a photonic-electronic co-design technique to optimize both the device-level and system-level performance,based on the end-to-end equivalent circuit model of the ***-time linear equalization and shunt peaking are employed to enhance the frequency *** results reveal that the optical-to-electrical 3-dB bandwidth of the receiver is 48 *** open NRZ eye diagrams at56 Gb/s and PAM-4 eye diagrams at 112 Gb/s are achieved without an equalizer in the *** measured bit error rates for 56 Gb/s in NRZ and 112 Gb/s in PAM-4 reach 1×10^(-12)and 2.4×10^(-4)(KP4-FEC:forward error correction)thresholds under-4 dBm input power,***,the proposed receiver boasts a power consumption of approximately2.2 pJ/bit,indicating an energy efficient solution for data center traffic growth.

关键词： optical receiver silicon photonics hybrid integration co-design